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Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Zuge der Umgestaltung des Energiesystems und Überblick zur wirtschaftlichen Lage der KWK
 

Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Zuge der Umgestaltung des Energiesystems und Überblick zur wirtschaftlichen Lage der KWK

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UBA/BMU-Workshop "Klimaschutz und KWK-Ausbau" im Rahmen des UFOPLAN-Forschungsvorhabens "KWK-Ausbau" (FKZ 3710 97 198)

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    Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Zuge der Umgestaltung des Energiesystems und Überblick zur wirtschaftlichen Lage der KWK Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Zuge der Umgestaltung des Energiesystems und Überblick zur wirtschaftlichen Lage der KWK Presentation Transcript

    • Die Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung(KWK) im Zuge der Umgestaltung desEnergiesystems und Überblick zurwirtschaftlichen Lage der KWKUBA/BMU-Workshop "Klimaschutz und KWK-Ausbau"im Rahmen des UFOPLAN-Forschungsvorhabens"KWK-Ausbau" (FKZ 3710 97 198)Dr. Felix Chr. MatthesBerlin, 2. April 2012
    • Zukunft der KWKPerspektive Klimaschutz• Kraft-Wärme-Kopplung ist nach wie vor eine effektive Effizienz- und Klimaschutzoption  KWK erbringt ohne Zweifel einen maßgeblichen Beitrag zur Energieeffizienz • soweit Stromkennzahlen >0,8 und Nutzungsgrade des Referenzkraftwerkes <50% sind (bei anderen Parametern Einzelanalyse notwendig)  KWK kann maßgebliche Beiträge zur CO2-Minderung erbringen • wenn CO2-arme oder CO2-freie Energieträger zum Einsatz kommen (Erdgas oder erneuerbare Energien) • solange das Stromversorgungssystem durch emissionsintensive Kraftwerke (Kohle) dominiert wird
    • Zukunft der KWKErreichung der KWK-Ziele• Ziel von 25% KWK an der Stromerzeugung für 2020 besteht nach wie vor• Ausbau der KWK bleibt hinter dem entsprechenden Ausbaupfad zurück  für 25%-Ziel Ausbau von ca. 10.000…12.500 MWel in KWK notwendig (netto: Zubau und Ersatz abgehender Kapazitäten)  derzeit im Bau ca. 2.000 MW in KWK (überwiegend als Entnahme-Kond-Anlagen großer Kohle-Kraftwerke – inkl. Datteln 4)  absehbarer Zubau von 200…300 MW KWK in BHKW jährlich  Trend von ca. 300 MW KWK-Zubau im Rahmen des EEG fortsetzbar (Biomasse-Diskussion/-Restriktionen)?  Ergebnis: allenfalls die Hälfte des für das 25%-Ziel notwendigen Zubaus ist absehbar  ein wesentlicher Grund: wirtschaftliche Darstellbarkeit neuer großer KWK-Anlagen
    • Zukunft der KWKPerspektive Primärenergieeinsparung 17,500 Rolle der KWK? 15,000 12,500 PJ (ggü. Referenz) 10,000 7,500 5,000 2,500 0 Primärenergie- Energieeinsparung Energie-Einspar- Weitere Gesamtziel Einsparbeitrag Verkehrssektor mechanismus nach Maßnahmen für die Erneuerbare (gesonderte Art. 6 des (Endverbrauch, Primärenergie- Energien Maßnahmen) Richtlinienentwurfs KWK etc.) einsparungKWK kann – neben den Primärenergiespareffekten des Ausbaus erneuerbarer Energien,den verkehrs- und anderen endenergiebedingten Maßnahmen – einen wichtigen Beitragzur Erreichung des EU-Effizienzziels (20% ggü. BAU bis 2020) erbringen. Quelle: Matthes (2011)
    • Zukunft der KWKPerspektive Versorgungssicherheit 35 Neckarwestheim 2 Emsland 30 Isar 2 Brokdorf 25 Gundremmingen C Grohnde Verbleibende freie Kapazität 2017 Philippsburg 2 20 Gundremmingen BGW Krümmel Rolle der KWK? Grafenrheinfeld 15 Philippsburg 1 Unterweser 10 Isar 1 Brunsbüttel 5 Biblis B Neckarwestheim 1 Biblis A 0 Reserven Fossile KW der KKW Effizienz in Planung* Biomasse-KW Kaltreserven (GuD & KWK)* Stillegung alter Fossile KW Leistung & DSM (kurzfristig) Zusätzl. KW im Bau* (2010) fossiler KW Kurzfristig bis 2017 (*jeweils untere Bandbreite) 2010KWK ist eine (!) der Optionen, mit denen in der nächsten Dekade die ausfallendenKapazitäten der auslaufenden Kernkraftwerke (politisch getrieben) und der abgehendenfossilen Kraftwerken (wirtschaftlich getrieben) ersetzt werden können (ca. 5-10 GW) Quelle: Matthes (2011)
    • Exkurs: Außenhandelsrechnung EnergieImplikationen für Wohlstandstransfers 150 6% 125 5% 100 4% 75 3% 50 2% % des BIPMrd. € 25 1% 0 0% -25 -1% Import Kohle Import Rohöl & Produkte Import Gas Import Kernbrennstoffe -50 -2% Export Kohle Export Rohöl & Produkte Export Gas Export Kernbrennstoffe -75 -3% Import Strom Export Strom Anteil am BIP -100 -4% 2006 2007 2008 2009 2010 2011Das Jahr 2011 war das Jahr mit der historisch höchsten Außenhandelsrechnung fürEnergieträger (v.a. Mineralöl und Erdgas). Im Vergleich zu den Jahren vor dembisherigen Höchstwert (2008) wird ca. 1% des BIP an Energielieferanten transferiert. Quelle: Statistisches Bundesamt, Berechnungen des Öko-Instituts (2012)
    • KWK (Großhandelsmarkt-Orientierung)Energiewirtschaftliches Umfeld 100 100 Strom-Terminlieferung (Base) für das nächste Kalenderjahr 90 Erdgas-Terminlieferung für das nächste Kalenderjahr 90 Terminlieferung CO2-Zertifikate für das nächste Kalenderjahr 80 80 70 70 60 60€/MWh(Hu) €/EUA 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 01.2003 01.2004 01.2005 01.2006 01.2007 01.2008 01.2009 01.2010 01.2011 01.2012 Quelle: EEX, eigene Berechnungen
    • KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIXBestands- und Neuanlagen-Interpretation 100 1.250 COGIX Wirtschaftlichkeitsbereich für Neuinvestitionen 90 (Anlegbarer) Barwert bei 8,0%, 15 Jahren und 5500 h/a (Anlegbarer) Barwert bei 12,0%, 15 Jahren und 5500 h/a 80 1.000 70 60 750€/MWhel €/kW(el) 50 40 500 30 20 250 10 0 0 01.2003 01.2004 01.2005 01.2006 01.2007 01.2008 01.2009 01.2010 01.2011 01.2012 Quelle: eigene Berechnungen
    • KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIXEinordnung der Deckungsbeiträge (1) 2.000 1.750 Vermiedene NNE 1.500 Gratiszuteilung ETS (2016) KWKG 1.250€/kW 1.000 750 500 250 0 8/12% 8% 12% 8% 12% 8% 12% Investition Fixe Betriebskosten KWK-Flankierung Notwendige Deckungsbeiträge (Bandbreite) (KWKG, Gratiszuteilung ETS, (mit Berücksichtigung KWKG, vNNE) ETS, vNNE) Quelle: eigene Berechnungen
    • KWK-Wirtschaftlichkeitsindikator COGIXEinordnung der Deckungsbeiträge (2) 500 400 300€(2010)/kW 200 100 0 8% 12% 8% 12% 8% 12% 8% 12% 8% 12% 8/12% KWKG Gratis-Zuteilung Gratis-Zuteilung Gratis-Zuteilung Vermiedene Invest- (Basis-Zuschlag ETS ETS ETS Netzentgelte Kosten 1,5 ct/kWh) (IBN 2010) (IBN 2016) (IBN 2020) 0,3 ct/kWh +250 €/kW Quelle: eigene Berechnungen
    • Entwicklung der AnlagenkostenCERA-Indizes 250 EPCCI w/o nuclear EPCCI PCCI w/o nuclear 200 PCCI 1502000 = 100 100 50 0 2000-H1 2002-H1 2004-H1 2006-H1 2008-H1 2010-H1 2012-H1 Quelle: IHS CERA
    • Entwicklung der AnlagenkostenStandard-Projektionen 2.500 BMWi Energieprojektionen Braunkohle-Kraftwerk 2.000 BMWi Energieprojektionen Steinkohle-Kraftwerk EIA AEO Kohle-Kraftwerk 1.500€(2010)/kW BMWi Energieprojektionen Erdgas GuD-Kraftwerk 1.000 EIA AEO Erdgas GuD-Kraftwerk BMWi Energieprojektionen 500 Erdgas Gasturbine EIA AEO Erdgas Gasturbine 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Quellen: EIA, BMWi, eigene Berechnungen
    • Entwicklung der AnlagenkostenKWK-Projektionen 140% Ziesing/Matthes (2007+2010) KWK Erdgas 30 MW Ziesing/Matthes (2007+2010) KWK Erdgas 100 MW 120% Ziesing/Matthes (2007+2010) KWK Erdgas 400 MW Ziesing/Matthes (2007+2010) KWK Steinkohle 320 MW2000 = 100% ASUE (2005+2011) 100% BHKW-Modul Erdgas 100 kW ASUE (2005+2011) BHKW-Modul Erdgas 200 kW ASUE (2005+2011) 80% BHKW-Modul Erdgas 1.000 kW ASUE (2005+2011) BHKW-Modul Erdgas 2.000 kW IHS CERA EPCCI (ohne KKW) 60% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Quelle: ASUE, Ziesing/Matthes (2007+2010), eigene Berechnungen
    • Gravierender Umbau des StromsystemsEnergieeffizienz & Dekarbonisierung• Umsetzung des Energiekonzepts 2010/2011  massiver Ausbau erneuerbarer Energien (in der Laufzeit heute neu investierter Anlagen >>50%), überwiegend variable Quellen  massive Anstrengungen bei der Stromeinsparung (Wärmemarkt, Geräte etc.)  sich wahrscheinlich signifikant ändernde Lastprofile• Konsequenzen für die KWK, v.a. für Neuanlagen  bei massivem Ausbau von erneuerbaren Energien und Stromeffizienz deutlich sinkende Auslastung der Anlagen (Perspektive 2030: -1.X00 h/a)  zunehmendes Auseinanderlaufen von Wärmebedarfs- und Residuallast-Profilen
    • Einige Schlussfolgerungen (1)• Die Entwicklung des COGIX in den letzten Jahren zeigt:  bestehende KWK-Anlagen können wirtschaftlich betrieben werden  KWK-Neuinvestitionen sind – trotz leichter Verbesserung der Rahmenbedingungen – ohne Flankierung wirtschaftlich kaum darstellbar• Die Entwicklung der (flankierenden) Rahmen-Regularien verschärft die wirtschaftliche Situation  Abschmelzen der kostenlosen Zuteilung für KWK- Wärmeproduktion im Rahmen des EU ETS  Diskussion um die Abschaffung der vNNE• Die KWKG-Förderung spielt (auf Sicht) eine entscheidende Rolle für die Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen
    • Einige Schlussfolgerungen (2)• Die Entwicklung der wirtschaftlichen Situation seit 2005 ist auch durch massive Preissteigerungen im Anlagenmarkt (in wesentlichen Segmenten) geprägt  Investitionskostensteigerungen von ca. 30% für große KWK- Anlagen  dadurch wurden rechnerisch ca. 50% des Fördereffekts nach bisherigem KWKG erodiert  die Investitionskostensteigerungen sind kein Charakteristikum der KWK-Anlagen (und waren im Bereich von Kondensationskraftwerken teilweise sogar noch höher)• Es besteht Handlungsbedarf  Reflektion des veränderten Umfeldes im KWKG  Verhinderung kontraproduktiver Veränderungen  Reflektion der Neuausrichtung des Energiesystems
    • Besten Dank für Ihre AufmerksamkeitDr. Felix Chr. MatthesEnergy & Climate DivisionBüro BerlinSchicklerstraße 5-7D-10179 Berlinf.matthes@oeko.dewww.oeko.de